《聚合物合成工藝學(xué)》課程介紹與教學(xué)大綱

PAGE8《聚合物合成工藝學(xué)》課程簡(jiǎn)介課程編號(hào)：03034011課程名稱：聚合物合成工藝學(xué)/PolymerSynthesisTechnology學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32適用專業(yè)：高分子材料與工程建議修讀學(xué)期：6開(kāi)課單位：高分子材料與工程系先修課程：物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)考核方式與成績(jī)?cè)u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)：本課程采用百分制考核，總評(píng)成績(jī)由過(guò)程性評(píng)價(jià)和期終考試兩部分組成。過(guò)程性評(píng)價(jià)成績(jī)占定量考核成績(jī)的40%，過(guò)程考核采用課后作業(yè)、課程表現(xiàn)、章節(jié)小結(jié)等相結(jié)合的方式；期終成績(jī)考核采用開(kāi)卷考試方式，期終考試成績(jī)占定量考核成績(jī)的60%。具體要求見(jiàn)本課程考核細(xì)則。教材與主要參考書目：教材：《高聚物合成工藝學(xué)》(第三版)，趙德仁、張慰盛主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2013年5月。主要參考書目：1、《高分子合成原理及工藝學(xué)》，李克友張菊華向福如主編，科學(xué)出版社，2001年3月.2、《高分子合成工藝學(xué)》，韋軍主編，華東理工大學(xué)出版社，2011年2月。3、《聚合物合成工藝學(xué)》，左曉兵，寧春花，朱亞輝主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2014年5月。4、《高分子化學(xué)》(第四版)，潘祖仁主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2007年4月。內(nèi)容概述：聚合物合成工藝學(xué)是將高分子材料合成原理和方法應(yīng)用于高分子合成工程的一門專業(yè)課程，本課程內(nèi)容包括高分子合成工業(yè)的基本情況，單體的原料路線，自由基聚合的生產(chǎn)工藝，離子與配位聚合的生產(chǎn)工藝，線型縮聚物及逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝，縮聚型具有反應(yīng)活性的低聚物的生產(chǎn)和固化，高聚物的改性工藝，主要聚合物的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用等內(nèi)容。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生掌握聚合物生產(chǎn)工藝方面的知識(shí)，并能將所學(xué)的合成工藝知識(shí)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，為今后從事聚合物合成工藝方面的科研和生產(chǎn)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。Polymersynthesistechnologyisaspecializedcoursewhichappliestheprinciplesandmethodsofpolymersynthesisinpolymersynthesisengineering,thecontentsofthecoursearemainlyasfollows:thegeneralinformationofpolymersynthesisindustry,therawmaterialroutesofmonomers,theproductiontechnologiesoffreeradicalpolymerization,theproductiontechnologiesofionsandcoordinationpolymerization,theproductiontechnologiesoflinearcondensationpolymerandstepwiseadditionpolymer,theproductionandcuringofpolycondensation-typereactiveoligomers,themodificationtechnologiesofpolymer,thestructure,performanceandapplicationofmainpolymer,etc.Throughlearningofthiscourse,studentsaredemandedtomastertheknowledgeofpolymersynthesistechnology,studentscanapplytheknowledgetoindustrialproduction,anditcanlayagoodfoundationforstudentsengaginginscientificresearchandproductionwhichinrelatedtopolymerpolymerizationtechnologyaftertheirgraduation.《聚合物合成工藝學(xué)》教學(xué)大綱課程編號(hào)：03034011課程名稱：聚合物合成工藝學(xué)/PolymerSynthesisTechnology學(xué)分：2學(xué)時(shí)：32適用專業(yè)：高分子材料與工程建議修讀學(xué)期：6開(kāi)課單位：高分子材料與工程系先修課程：物理化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)一、課程性質(zhì)、目的與任務(wù)聚合物合成工藝學(xué)是高分子材料與工程專業(yè)的一門主要的專業(yè)課程。通過(guò)本課程的教學(xué)，使學(xué)生了解、熟悉、掌握高分子材料的生產(chǎn)過(guò)程、原料路線、合成原理和工藝、主要聚合物的的結(jié)構(gòu)、性能與應(yīng)用等方面的知識(shí)。為學(xué)生將來(lái)從事聚合物的生產(chǎn)工藝開(kāi)發(fā)、改性工藝開(kāi)發(fā)及應(yīng)用等打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本課程的任務(wù)：（1）培養(yǎng)學(xué)生正確運(yùn)用聚合物合成原理和方法、改性工藝等方面的高分子生產(chǎn)知識(shí)，對(duì)復(fù)雜工程問(wèn)題中所涉及的高分子材料合成、改性方面的問(wèn)題進(jìn)行識(shí)別、表達(dá)、分析、解決的能力，（2）使學(xué)生能夠根據(jù)聚合物合成工藝學(xué)相關(guān)原理和工藝知識(shí)選擇適當(dāng)?shù)木酆瞎に嚶肪€和生產(chǎn)流程。本課程支撐的高分子材料與工程專業(yè)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)及相應(yīng)的課程目標(biāo)如表1所示。表1畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)與《聚合物合成工藝學(xué)》課程目標(biāo)支撐矩陣支撐的畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)支撐權(quán)重課程目標(biāo)指標(biāo)點(diǎn)1.4能夠?qū)⒐こ袒A(chǔ)知識(shí)、高分子材料專業(yè)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型方法用于高分子材料生產(chǎn)、加工過(guò)程中的設(shè)計(jì)、控制和改進(jìn)，并能夠?qū)Ω叻肿硬牧项I(lǐng)域復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案進(jìn)行比較與綜合。0.25課程目標(biāo)1：能夠了解不同高分子材料的結(jié)構(gòu)與性能，能夠?qū)误w的原料路線、聚合物合成工藝學(xué)的合成原理和工藝知識(shí)運(yùn)用于高分子材料的合成生產(chǎn)工藝中，通過(guò)調(diào)整合成工藝條件，控制和改進(jìn)高分子材料產(chǎn)品的性能，并能夠?qū)Ω叻肿硬牧虾铣缮a(chǎn)工程問(wèn)題解決方案進(jìn)行比較與綜合。指標(biāo)點(diǎn)3.1能夠?qū)Ω叻肿硬牧虾铣?、加工的工藝路線與流程進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇，并了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素。0.2課程目標(biāo)2：能夠根據(jù)聚合物合成工藝學(xué)的合成原理和工藝知識(shí)進(jìn)行高分子材料的合成生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，選擇合適的的合成生產(chǎn)工藝路線和流程，并了解工藝條件對(duì)于合成生產(chǎn)工藝路線的影響。指標(biāo)點(diǎn)4.4能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和解釋，并通過(guò)信息綜合得到合理有效的結(jié)論。0.3課程目標(biāo)3：針對(duì)高分子材料的合成生產(chǎn)過(guò)程中涉及的工藝和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，能夠運(yùn)用聚合物合成工藝學(xué)的合成原理和工藝知識(shí)，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并得到合理有效結(jié)論和解決方案。二、課程目標(biāo)與課程內(nèi)容的支撐關(guān)系及達(dá)成途徑《聚合物合成工藝學(xué)》各課程目標(biāo)對(duì)應(yīng)的知識(shí)模塊、達(dá)成途徑如表2所示。表2《聚合物合成工藝學(xué)》課程目標(biāo)達(dá)成矩陣課程目標(biāo)知識(shí)模塊達(dá)成途徑與要求課程目標(biāo)1高分子合成材料的特性和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中的應(yīng)用；生產(chǎn)單體的原料路線；自由基聚合工藝基礎(chǔ)；離子聚合反應(yīng)及其工業(yè)應(yīng)用；配位聚合及其工業(yè)應(yīng)用；聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系；聚氨酯的合成原理；聚氨酯的主要原料及其特性；互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物；高聚物化學(xué)改性；課堂講授：注重與《高分子化學(xué)》等基礎(chǔ)課程的聯(lián)系，使學(xué)生掌握聚合物合成工藝學(xué)的基本原理知識(shí)；使學(xué)生了解高分子合成材料的特性和應(yīng)用，掌握生產(chǎn)單體的原料路線，使學(xué)生能夠?qū)⒕酆衔锖铣晒に噷W(xué)的基本原理知識(shí)用于高分子材料生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、控制和改進(jìn)，并能夠?qū)Ω叻肿硬牧仙a(chǎn)復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案進(jìn)行比較與綜合；習(xí)題及講解：通過(guò)對(duì)于習(xí)題的練習(xí)與講解，使學(xué)生掌握高分子材料的基礎(chǔ)知識(shí)和聚合物合成工藝學(xué)的原理知識(shí)。章節(jié)總結(jié)：由學(xué)生自行完成章節(jié)小結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力提高。課程目標(biāo)2高分子化合物生產(chǎn)過(guò)程；本體聚合生產(chǎn)工藝；懸浮聚合生產(chǎn)工藝；溶液聚合生產(chǎn)工藝；乳液聚合生產(chǎn)工藝；離子聚合與配位聚合生產(chǎn)工藝；線型高分子量縮聚物的生產(chǎn)工藝；具有反應(yīng)活性低分子量縮聚物的生產(chǎn)工藝；課堂講授：使學(xué)生掌握高分子化合物的生產(chǎn)過(guò)程，使學(xué)生掌握自由基聚合、 離子聚合、配位聚合與逐步聚合的生產(chǎn)工藝知識(shí)，使學(xué)生能夠?qū)Ω叻肿硬牧虾铣晒に嚶肪€與流程進(jìn)行設(shè)計(jì)、選擇，并了解影響設(shè)計(jì)目標(biāo)和技術(shù)方案的各種因素；案例教學(xué)：通過(guò)具體的聚合物合成工藝工業(yè)生產(chǎn)案例講解，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)聚合物合成工藝學(xué)的相關(guān)知識(shí)的掌握，培養(yǎng)學(xué)生的工程概念。習(xí)題及講解：通過(guò)對(duì)于習(xí)題的練習(xí)與講解，使學(xué)生掌握高分子材料的生產(chǎn)過(guò)程和合成工藝方面的知識(shí)。章節(jié)總結(jié)：由學(xué)生完成章節(jié)小結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力提高。課程目標(biāo)3高分子化合物生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)和新工藝、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；高分子合成工業(yè)的三廢處理與安全、廢舊高分子材料的回收利用、可降解塑料；聚氨酯泡沫塑料；聚氨酯橡膠； 共聚改性工藝；共混聚合物；三大合成材料；課堂講授：使學(xué)生掌握高分子合成工業(yè)的三廢處理與安全、廢舊高分子材料的回收利用、可降解塑料和聚合物的生產(chǎn)與改性方面的工藝知識(shí)，使學(xué)生能夠?qū)Ω叻肿硬牧系暮铣缮a(chǎn)過(guò)程中涉及的工藝和產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，能夠運(yùn)用聚合物反應(yīng)原理的合成原理和工藝知識(shí)，分析問(wèn)題產(chǎn)生的原因，并得到合理有效結(jié)論和解決方案；案例教學(xué)：通過(guò)具體的聚合物合成工藝工業(yè)生產(chǎn)案例講解，加深學(xué)生對(duì)聚合物合成工藝學(xué)的相關(guān)知識(shí)的掌握，強(qiáng)化學(xué)生的工程概念。習(xí)題及講解：通過(guò)對(duì)于習(xí)題的練習(xí)與講解，加深學(xué)生對(duì)于高分子材料的生產(chǎn)過(guò)程和合成工藝方面的知識(shí)理解。章節(jié)小結(jié)：由學(xué)生完成章節(jié)小結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生自學(xué)能力提高三、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配本課程總學(xué)時(shí)數(shù)為32學(xué)時(shí)，課程教學(xué)共有8章，具體內(nèi)容及學(xué)時(shí)安排等如下表所示：課程內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)（☆）難點(diǎn)（△）學(xué)時(shí)安排對(duì)應(yīng)的課程目標(biāo)123第一章緒論4第一節(jié)高分子合成工業(yè)概述A√第二節(jié)高分子合成材料的特性和在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中的應(yīng)用B√第三節(jié)高分子化合物生產(chǎn)過(guò)程A☆△√√第四節(jié)高分子化合物生產(chǎn)流程評(píng)價(jià)和新工藝、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)B√√第五節(jié)高分子合成工業(yè)的三廢處理與安全、廢舊高分子材料的回收利用、可降解塑料B√√第二章生產(chǎn)單體的原料路線2第一節(jié)石油化工原料路線A☆△√第二節(jié)煤炭原料路線B√第三節(jié)從動(dòng)植物獲得的原料路線B√第三章自由基聚合工藝8第一節(jié)自由基聚合工藝基礎(chǔ)A☆√√第二節(jié)本體聚合生產(chǎn)工藝A√√第三節(jié)懸浮聚合生產(chǎn)工藝A√√第四節(jié)溶液聚合生產(chǎn)工藝B√√第五節(jié)乳液聚合生產(chǎn)工藝A☆△√√第四章離子聚合與配位聚合生產(chǎn)工藝4第一節(jié)離子聚合反應(yīng)及其工業(yè)應(yīng)用B√√第二節(jié)配位聚合及其工業(yè)應(yīng)用B√√第三節(jié)離子聚合與配位聚合生產(chǎn)工藝A☆△√√第五章縮合聚合生產(chǎn)工藝4第一節(jié)縮合聚合概述B√第二節(jié)線型高分子量縮聚物的生產(chǎn)工藝A☆△√√第三節(jié)具有反應(yīng)活性低分子量縮聚物的生產(chǎn)工藝A√√第六章逐步加成聚合物的生產(chǎn)工藝4第一節(jié)逐步加成聚合概述B√第二節(jié)聚氨酯的合成原理A☆√√第三節(jié)聚氨酯的主要原料及其特性A☆√第四節(jié)聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系A(chǔ)☆△√√第五節(jié)聚氨酯泡沫塑料A√√第六節(jié)聚氨酯橡膠B√√第七節(jié)其他類型的聚氨酯材料B√√第七章高聚物改性工藝4第一節(jié)共聚改性工藝A☆△√√第二節(jié)共混聚合物B√√第三節(jié)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物A☆√√第四節(jié)高聚物化學(xué)改性B△√√第八章高分子合成材料2第一節(jié)三大合成材料B√√（教學(xué)基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）各章節(jié)能力培養(yǎng)要求：第一章：要求學(xué)生了解高聚物合成發(fā)展過(guò)程；識(shí)別高分子材料的特性，掌握合成樹(shù)脂和合成橡膠的概念；了解高分子材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和高科技中的重要地位和作用；掌握高分子化合物合成生產(chǎn)的六個(gè)主要過(guò)程：(1)原料準(zhǔn)備與精制過(guò)程(2)催化劑(或引發(fā)劑)配制過(guò)程(3)聚合過(guò)程和設(shè)備(4)分離過(guò)程(5)聚合物后處理過(guò)程(6)回收過(guò)程；能夠?qū)τ诟叻肿踊衔锷a(chǎn)流程進(jìn)行評(píng)價(jià)；了解高分子化合物生產(chǎn)新工藝和新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)的方法；了解高分子合成工業(yè)的三廢的來(lái)源和處理方法；了解廢舊高分子材料的回收利用、光與生物降解塑料。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第二章：要求學(xué)生掌握聚合物單體的三大原料路線，掌握石油裂解烯烴、石油裂解生產(chǎn)芳烴和C4餾分制取丁二烯的工藝，掌握以乙烯、丙烯和丁二烯為原料獲得的聚合物等化工產(chǎn)品；了解煤炭干餾可以獲得的產(chǎn)品，了解以焦炭為原料制備乙炔的生產(chǎn)工藝，掌握以乙炔為原料得到的聚合物等化工產(chǎn)品；了解以動(dòng)、植物獲得的原料路線，掌握纖維素的化學(xué)結(jié)構(gòu)和衍生物、淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)和衍生物。掌握由農(nóng)副產(chǎn)品糠醛獲得聚合物的情況。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第三章：要求學(xué)生掌握自由基聚合引發(fā)劑的種類、分解速度和選擇原則，自由基聚合的分子量控制方法和分子量調(diào)節(jié)劑。掌握本體聚合的工業(yè)應(yīng)用、本體聚合生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)、本體聚合聚合反應(yīng)器和本體聚合的后處理；掌握懸浮聚合的工業(yè)應(yīng)用，懸浮聚合工藝的特點(diǎn)，成粒機(jī)理，懸浮聚合分散劑的種類及分散機(jī)理，懸浮聚合的生產(chǎn)工藝，了解反相懸浮聚合和微懸浮聚合；掌握溶液聚合的工業(yè)應(yīng)用，溶液聚合工藝的特點(diǎn)，溶劑選擇與作用，掌握溶液聚合的聚合工藝和后處理。掌握乳液聚合的工業(yè)應(yīng)用，乳液聚合工藝的特點(diǎn)，乳液聚合機(jī)理和動(dòng)力學(xué)，乳液聚合生產(chǎn)工藝，了解種子乳液聚合、核殼乳液聚合和反相乳液聚合；學(xué)生能夠?qū)τ谒姆N自由基聚合工藝方法進(jìn)行比較，并能根據(jù)生產(chǎn)要求選擇合適的聚合工藝方法。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第四章：要求學(xué)生掌握陰離子聚合反應(yīng)機(jī)理，陰離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑的種類，陰離子聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，活性陰離子聚合的工業(yè)應(yīng)用。要求學(xué)生掌握陰離子聚合反應(yīng)機(jī)理，陰離子聚合反應(yīng)的引發(fā)劑，陰離子聚合反應(yīng)的特點(diǎn)，陽(yáng)離子聚合反應(yīng)機(jī)理，陽(yáng)離子聚合反應(yīng)的引發(fā)劑，活性陽(yáng)離子聚合，陽(yáng)離子聚合反應(yīng)的工業(yè)應(yīng)用。要求學(xué)生掌握配位聚合的引發(fā)劑種類及組成，了解配位聚合的反應(yīng)機(jī)理，掌握配位聚合的工業(yè)應(yīng)用。掌握離子聚合的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，配位聚合的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，掌握離子聚合與配位聚合的生產(chǎn)工藝過(guò)程，包括原料制備、引發(fā)劑制備、聚合工藝過(guò)程和后處理。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第五章：要求學(xué)生掌握線型縮聚物的主要種類及其合成反應(yīng)，線型縮聚生產(chǎn)工藝特點(diǎn)和理論基礎(chǔ)。掌握熔融縮聚生產(chǎn)工藝、溶液縮聚生產(chǎn)工藝、界面縮聚生產(chǎn)工藝和固相縮聚生產(chǎn)工藝。掌握熱固性高分子材料的分階段生產(chǎn)工藝，掌握反應(yīng)性官能團(tuán)為可發(fā)生縮聚反應(yīng)和不能發(fā)生縮聚反應(yīng)的的合成樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝，并會(huì)預(yù)測(cè)凝膠點(diǎn)。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第六章：要求學(xué)生掌握逐步加成聚合反應(yīng)的類型，掌握聚氨酯的合成原理，異氰酸酯的結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)，聚氨酯的生產(chǎn)原料及其特性，識(shí)別聚氨酯大分子結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系，掌握聚氨酯的類型，聚氨酯泡沫塑料的分類、合成原理、原料和發(fā)泡成型工藝。了解聚氨酯橡膠的性能、分類和生產(chǎn)工藝。了解聚氨酯涂料的種類及其固化機(jī)理，了解聚氨酯纖維的結(jié)構(gòu)、性能和合成過(guò)程，了解聚氨酯合成革和生物醫(yī)用聚氨酯材料。章節(jié)結(jié)束后，將安排學(xué)生進(jìn)行一次綜合性作業(yè)，并寫章節(jié)小結(jié)。第七章要求學(xué)生掌握高聚物改性方法的類型。掌握共聚改性工藝，重